Plus tôt cette semaine, la Formule 1 et AWS ont annoncé une série de six nouvelles F1 Insights optimisées par des graphiques AWS devrait faire ses débuts tout au long de la saison de F1 2021, conçu pour donner aux fans un aperçu encore plus grand de l’action qui se déroule sur la piste. Dans ce blog spécial, l’ancien ingénieur Ferrari et Williams et directeur des systèmes de données de Formule 1, Rob Smedley, explique comment la première de ces nouvelles informations – qui porte sur les performances de freinage – fonctionnera et ce qu’elle nous dira.
Un point clé de l’intrigue pour les fans, à la fois occasionnels et avides, est la force avec laquelle une voiture de Formule 1 peut freiner. Les fans sont souvent surpris de constater qu’une voiture de F1 peut décélérer à plus de 5 g, ce qui signifie qu’en cas de freinage de pointe, le corps du conducteur est déplacé vers l’avant avec une force cinq fois supérieure à celle de l’état non accéléré.
Les voitures de Formule 1 ont tellement d’appui qu’au début du freinage, elles peuvent générer d’énormes quantités de charge qui les poussent dans le sol et les aident à s’arrêter dans un laps de temps incroyablement court.
Cette partie du virage, que les ingénieurs appellent la «phase de freinage», est un domaine clé où le conducteur peut extraire les performances de la voiture. Après cette manœuvre de freinage incroyablement violente à plus de 300 km / h, le conducteur doit alors naviguer précisément dans le virage et le milieu du virage avant d’arriver à la phase de sortie du virage et d’accélérer dans la ligne droite, pour n’avoir qu’à le faire tout à nouveau au coin suivant.
Nous avons récemment travaillé sur cette dernière F1 Insight pour mettre en évidence les aspects importants de la phase de freinage et apporter cela au fan dans un aperçu soigneusement emballé et basé sur les données – qui est utilisé pour la première fois ce week-end. Grand Prix d’Émilie-Romagne à Imola.
The New Insight – Performances de freinage
Une énigme à laquelle nous sommes souvent confrontés en tant qu’ingénieurs au bord de la piste est de savoir comment extraire le plus de performances de la voiture à chaque phase du virage. Comme pour tout dans la vie, c’est un compromis. Si vous freinez trop fort ou trop tard, vous manquerez le plus souvent le sommet et ne pourrez pas transporter suffisamment de vitesse au milieu du virage où il y aura une perte nette plus importante et globale malgré la « meilleure » phase de freinage.
Au contraire, si vous freinez trop tôt, et avec trop peu de décélération, vous perdrez du temps face à vos adversaires dans cette phase de freinage. Par conséquent, les conducteurs, avec l’aide de leurs équipes d’ingénieurs, doivent trouver le meilleur compromis.
Le premier aspect que nous devons considérer lorsque nous examinons la phase de freinage est de vérifier si le tour était bon ou non. Nous faisons cela en ne prenant que le meilleur secteur pour le conducteur en question qui contient le coin en cours d’analyse. En faisant cela, nous pouvons être sûrs que nous aurons capturé le meilleur virage que le conducteur a pu extraire en termes de performances de la voiture.
Nous nous intéressons ensuite à la manière dont le conducteur extrait les performances lors de la phase de freinage en ligne droite. Ce F1 Insight, contrairement à notre analyse Corner Analysis, ne prend pas en compte la phase d’accélération latérale, ou en termes simples, lorsque le conducteur a pris un virage, puis en est sorti.
Ce nouvel aperçu porte sur la capacité du conducteur à décélérer dans cette phase initiale de freinage en ligne droite. Les principaux paramètres de données qui nous intéressent lorsque nous voulons comparer un pilote à son adversaire sont le moment où la voiture freine, ainsi que la force de freinage du conducteur. Prenons chacun à son tour.
Si l’on prend un point sur la piste où le conducteur freine, c’est directement proportionnel aux performances. En supposant que le pilote peut arrêter la voiture à une vitesse de mi-virage similaire à celle de son adversaire à la même position sur la piste, plus il freine tard, plus il extraira de temps au tour de la voiture de cette phase, et ensuite, globalement .
Le deuxième aspect de l’initiation du freinage est la force avec laquelle le conducteur peut freiner pendant cette phase. Nous pouvons mesurer cela de deux manières: la première est la décélération maximale et moyenne, et la seconde est la puissance de freinage, qui est mesurée en kilowatts. Plus la puissance est élevée, plus la voiture décélère rapidement en ligne droite.
Prenons un exemple simple pour la puissance de freinage. Si deux voitures identiques freinent exactement au même point sur la piste mais que l’une freine avec plus de puissance, alors sur une distance fixe de 50 mètres, la première voiture qui a freiné avec plus de puissance, arrivera à la fin de la distance de 50m avec moins la vitesse. Retournons ceci sur sa tête et disons que les deux voitures doivent arriver au sommet du virage avec la même vitesse minimale. La voiture qui freine avec plus de puissance peut donc freiner plus tard et gagner du temps sur la voiture qui freine avec moins de puissance.
Pour extraire les performances dans la phase de freinage en ligne droite, le conducteur (tant qu’il a une voiture qui lui permet de le faire) peut gagner du temps sur son adversaire en freinant plus tard et plus fort, ou avec plus de puissance. Dans la section suivante, nous examinerons de plus près comment nous avons dérivé les modèles mathématiques et les avons basés sur les données afin de donner vie à cette phase de freinage pour le ventilateur.
Comment fonctionne la modélisation
La modélisation se concentre d’abord sur le calcul le plus fiable du point de freinage initial de la voiture sur la piste. Pour ce faire, nous utilisons un mélange de données de télémétrie de voiture et de synchronisation du système de synchronisation du circuit.
On dispose alors de deux sources pour identifier le positionnement de la voiture sur piste: les boucles de chronométrage du circuit et les systèmes de transpondeur de voiture, et la télémétrie de chacune des voitures.
Le système de chronométrage du circuit est composé de divers capteurs autour de la piste qui détectent le passage de la voiture. Les paquets de données pour chaque voiture se composent de l’identification unique d’une voiture et de l’heure de la journée à laquelle la voiture en question a passé la boucle de chronométrage.
À partir de la télémétrie de la voiture, nous pouvons obtenir des informations sur la distance parcourue par la voiture entre la ligne de départ et d’arrivée et n’importe quel point de la piste.
En fusionnant les deux sources, cela nous permet de positionner la voiture sur la piste. Le système de chronométrage est placé dans des positions discrètes autour de la piste (de l’ordre de 25 à 35 positions) et il est très précis, à quelques centimètres près.
La télémétrie qui intègre les vitesses de roue pour calculer la vitesse et la distance (avec une fréquence d’acquisition de 20 Hz) est disponible en continu à chaque échantillon de temps autour de la piste, mais offrira une précision instantanée inférieure aux données du système de chronométrage.
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En corrigeant la distance reconstruite par télémétrie par les données reçues par le système de chronométrage, nous sommes en mesure de fusionner les positifs des deux systèmes. Une fois que nous avons dérivé le «canal de distance» qui est référencé à la piste et donc commun à toutes les voitures, alors nous sommes en mesure d’accéder au point de freinage réel avec la précision requise.
Nous sommes alors en mesure de calculer également les paramètres importants comme décrit dans la section ci-dessus – décélération moyenne et maximale dans les 50 premiers mètres du freinage, par exemple, ou la puissance dissipée par le freinage afin de décélérer les voitures, comme vous pouvez voir dans le graphique ci-dessous.
Résumé
Ce nouvel ajout à notre suite de F1 Insights optimisés par AWS devrait nous donner un autre aperçu des performances des voitures et des conducteurs. Sans aucun doute, une différence significative entre une voiture de route et une voiture de Formule 1 est la force avec laquelle une voiture de Formule 1 peut freiner et les distances d’arrêt incroyablement courtes que le pilote parcourt des centaines de fois au cours de chaque Grand Prix.
Nous pensons que c’est un excellent aperçu pour les fans, les diffuseurs, les équipes et plus encore pour démontrer à quel point cette compétence est difficile pour le pilote de Grand Prix moderne.
